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Reflector de esquina

Un reflector de esquina para pruebas de radar

Un reflector de esquina es un retrorreflector que consta de tres superficies planas que se cruzan mutuamente perpendiculares y que refleja las ondas directamente hacia la fuente, pero trasladadas . Las tres superficies que se cruzan suelen tener formas cuadradas. Los reflectores angulares de radar fabricados en metal se utilizan para reflejar las ondas de radio de los equipos de radar . Los reflectores ópticos de esquina, llamados cubos de esquina o esquinas de cubo , hechos de prismas de vidrio de tres lados , se utilizan en topografía y medición láser .

Principio

Principio de funcionamiento de un reflector de esquina.

El rayo entrante se refleja tres veces, una vez por cada superficie, lo que resulta en una inversión de dirección. [1] [2] Para ver esto, se puede considerar que los tres vectores normales correspondientes de los lados perpendiculares de la esquina forman una base (un sistema de coordenadas rectangular ) ( x , y , z ) en la cual representar la dirección de una dirección entrante arbitraria. rayo, [ a ,  b ,  c ] . Cuando el rayo se refleja desde el primer lado, digamos x , la componente x del rayo , a , se invierte a − a mientras que las componentes y y z no cambian, lo que resulta en una dirección de [− a ,  b ,  c ] . De manera similar, cuando se refleja desde el lado y y finalmente desde el lado z , las componentes b y c se invierten. Por lo tanto, la dirección del rayo va de [ a ,  b ,  c ] a [− a ,  b ,  c ] a [− a , − b ,  c ] a [− a , − b , − c ] , y sale de la esquina. Reflector con los tres componentes de dirección exactamente invertidos. La distancia recorrida, relativa a un plano normal a la dirección de los rayos, también es igual para cualquier rayo que entre en el reflector, independientemente del lugar donde se refleje por primera vez. [ cita necesaria ]

Animación que muestra los rayos reflejados en una esquina de un cubo (principio del reflector de esquina).

en radar

Reflectores de esquina utilizados en radar.
Nota: El reflector de esquina en forma de diamante del yate no está desplegado incorrectamente; para reflejar mejor el radar de superficie, debe desplegarse en la configuración denominada "captadora de lluvia" para presentar una esquina interior como se muestra en la imagen de "prueba de radar".

Los reflectores de esquina del radar están diseñados para reflejar las ondas de radio de microondas emitidas por los radares hacia la antena del radar. Esto hace que muestren un fuerte "retorno" en las pantallas de radar. Un reflector de esquina simple consta de tres superficies de chapa o pantalla conductoras en ángulos de 90° entre sí, unidas entre sí por los bordes, formando una "esquina". Estos reflejan las ondas de radio que vienen desde delante de ellos paralelas al haz entrante. Para crear un reflector de esquina que refleje las ondas de radar provenientes de cualquier dirección, se colocan 8 reflectores de esquina uno detrás del otro en forma de octaedro (diamante). Para funcionar, las superficies reflectantes deben ser más grandes que varias longitudes de onda de las ondas de radio. [3]

En la navegación marítima se colocan en estribos de puentes , boyas , barcos y, especialmente, botes salvavidas , para que estos aparezcan con fuerza en las pantallas de radar de los barcos. Los reflectores de esquina se colocan en los mástiles de la embarcación a una altura de al menos 4,6 m (15 pies) sobre el nivel del mar (lo que les da una distancia mínima aproximada al horizonte de 8 kilómetros o 4,5 millas náuticas ). El radar marino utiliza microondas de banda X con longitudes de onda de 2,5 a 3,75 cm (1 a 1,5 pulgadas), por lo que se utilizan pequeños reflectores de menos de 30 cm (12 pulgadas) de ancho. En la navegación aérea, se instalan reflectores de esquina en las pistas rurales para que aparezcan en el radar de los aviones.

en optica

Reflector de cubo de esquina
Retrorreflector de alcance láser lunar (LRRR) del Apolo 15 instalado en la Luna

En óptica , los reflectores de esquina suelen constar de tres espejos o caras de prisma reflectantes que devuelven un haz de luz incidente en la dirección opuesta. En topografía , los prismas retrorreflectores se utilizan comúnmente como objetivos para la medición electrónica de distancias de largo alcance utilizando una estación total .

Se han colocado cinco conjuntos de reflectores ópticos de esquina en la Luna para su uso en experimentos de alcance láser lunar que observan el tiempo de vuelo de un láser para medir la órbita de la Luna con mayor precisión de lo que era posible antes. Los tres más grandes fueron colocados por la NASA como parte del programa Apolo , y la Unión Soviética construyó dos más pequeños en los vehículos exploradores Lunokhod .

Las luces traseras de automóviles y bicicletas están moldeadas con conjuntos de pequeños reflectores de esquina, con diferentes secciones orientadas para ver desde diferentes ángulos. La pintura reflectante para la visibilidad nocturna suele contener perlas esféricas retrorreflectantes . El plástico fino con estructuras reflectoras microscópicas en las esquinas se puede utilizar como cinta adhesiva , en carteles o cosido o moldeado sobre la ropa .

Otros ejemplos

Los reflectores en las esquinas también pueden aparecer accidentalmente. Los bloques de pisos con balcones suelen ser reflectores accidentales del sonido en las esquinas y devuelven un eco distintivo a un observador que hace un ruido agudo, como una palmada, cerca. De manera similar, en la interpretación del radar, un objeto que tiene múltiples reflejos en superficies lisas produce un retorno de radar de mayor magnitud de lo que podría esperarse teniendo en cuenta el tamaño físico del objeto. Este efecto se utilizó en el ADM-20 Quail , un pequeño misil señuelo que tenía la misma sección transversal de radar que un B-52 .

Ver también

Referencias

  1. ^ Newman, William I. (2019). Mecánica del Continuo en las Ciencias de la Tierra. Prensa de la Universidad de Cambridge. págs. 6–7. ISBN 978-0-521-56289-8.
  2. ^ Bernstein, Matt A.; Friedman, William A. (2011). Pensar en ecuaciones: una guía práctica para desarrollar la intuición matemática en las ciencias físicas y la ingeniería. Wiley. pag. 193.ISBN 978-1-118-21064-2.
  3. ^ Kraus, Juan; Marhefka, Ronald (2002). Antenas para todas las aplicaciones (3ª ed.). McGraw-Hill. pag. 365.ISBN 0-07-112240-0.